灵芝热水萃取物与灵芝多醣,对於多种接种肿瘤的动物都能发挥明显的抗肿瘤效果,其主要是透过提升免疫系统的活性而达成。此外,灵芝酒精萃取物和三萜类也有抗肿瘤活性,其似乎能直接毒杀肿瘤细胞,并透过「抑制血管增生」使肿瘤无法生长、繁殖与扩散。
撰文/林志彬教授、张慧娜(北京大学医学部药理系) 编译/吴亭瑶
原文出处/Acta Pharmacol Sin 2004 Nov; 25 (11): 1387-1395
◎中文译本原载於2005年7月《健康灵芝》第29期 36~41页
Part 2灵芝的抗肿瘤活性与机制
灵芝热水萃取物与灵芝多醣,对於多种接种肿瘤的动物都能发挥明显的抗肿瘤效果,其主要是透过提升免疫系统的活性而达成。此外,灵芝酒精萃取物和三萜类也有抗肿瘤活性,其似乎能直接毒杀肿瘤细胞,并透过「抑制血管增生」使肿瘤无法生长、繁殖与扩散。
灵芝对动物的抗肿瘤活性
(一) 灵芝多醣能抑制肿瘤,若与西药并用效果更好
过去三十年的科学研究已证实,灵芝热水或酒精萃取物对小鼠身上的 Sarcoma 180 恶性肿瘤、肌纤维恶性肿瘤(fibrosarcoma),以及由致癌物 azoxymethane 所诱发的结肠癌,都有抑制肿瘤生长的功效(36-42)。
许多实验也发现,灵芝热水萃取物和灵芝多醣对 S-180 恶性肿瘤的抑制效果与剂量成正比(39,40,43)。而同时使用灵芝多醣和抗肿瘤药物(环磷醯胺,cyclophosphamide)治疗罹癌小鼠,其抑制肿瘤的效果远比单独使用灵芝多醣或药物来得显着。(10)
Hu 和 Lin 从灵芝菌丝分离出一种多醣,其在 50 和 100 mg/kg 的剂量下,对长在两种不同种小鼠身上的 S-180 恶性肉瘤的抑制率达37.8~78.1%(43)。灵芝多醣也能延长 Lewis 肺癌小鼠的寿命,同时增强化疗药物的治疗效果(44)。
(二) 灵芝三萜类能抑制癌细胞转移
除了灵芝多醣之外,灵芝三萜类也有抗肿瘤活性。动物实验发现,分离自灵芝子实体的三萜类,在 100 和 200 mg/kg的剂量下,不仅能抑制初期淋巴瘤转移脾脏与肝脏,对於已经转移至肝脏的 Lewis 肺癌小鼠,也有抑制肿瘤避免进一步扩散的作用(45)。
(三) 灵芝孢子里的脂质,抗癌效果显着
此外也有研究指出,正在萌芽中的灵芝孢子和破壁灵芝孢子,其中所蕴含的脂质,对於发生在小鼠身上的肝癌和 S-180 恶性肉瘤能发挥 80~90% 的抑制率,且效果和剂量成正比(46)。
综合上述研究我们可以了解,不论是整朵灵芝或其中某一种活性成分,都能在动物体内发挥抑制肿瘤生长的作用。值得一提的是,灵芝多醣对抗癌西药有相当的辅助作用,两者并用能提升癌症的治疗效果。
灵芝水萃取物和多醣的抗肿瘤机制
虽然科学家证实灵芝有抗肿瘤活性已有很长一段时间,不过关於灵芝到底透过哪些机制达到抗肿瘤效果,还有待了解。灵芝能直接毒杀肿瘤细胞吗?或者还有其他的作用方式?
(一) 灵芝热水萃取物或灵芝多醣不能毒杀癌细胞,但能提升免疫系统的抗癌能力
把灵芝热水萃取物或灵芝多醣与 S-180 恶性肉瘤或 HL-60 血癌细胞株一起培养,并不会出现癌细胞增殖受到抑制或癌细胞凋亡的现象,即便把灵芝多醣的浓度提高到 400 mg/L,癌细胞增殖依旧不变、活力依旧(39,40,43)。显然,灵芝多醣抗肿瘤的活性与毒杀癌细胞无关,而是另有途径。
曾有人做过这样的实验:给 34 位晚期癌症病患每天服用三次灵芝萃取物胶囊,每次剂量 1,800 mg,十二周以後检测其血液里的免疫细胞因数,结果发现多数患者体内的介白素 2、介白素 6 和干扰素 γ 浓度均比服用灵芝前要来得多,自然杀手细胞活性也比较高(47)。
再看另一个细胞实验:把服用灵芝水萃取物动物的血清(含灵芝血清)与 S-180 癌细胞一起培养,癌细胞无法顺利增殖,有些甚至会走向凋亡(38)。同样的,服用灵芝多醣动物的血清,对白血病细胞株 HL-60 也有抑制增殖与促使凋亡的能力(30,44,48)。
(二) 灵芝能提高肿瘤坏死因子 α 和干扰素 γ 的浓度
显然,服用灵芝热水萃取物或灵芝多醣的动物血清具有抗肿瘤活性,其对癌细胞的杀伤力主要来自肿瘤坏死因子 α(TNF-α)和干扰素 γ(IFN-γ)。这两种细胞激素对许多肿瘤细胞都有抑制生长和促进凋亡的作用,即便灵芝水萃取物或灵芝多醣是经由消化系统进到动物体内,也能刺激这两种细胞激素的生成。
将实验动物分组,各别给予 5、10 和 20 g/kg 的灵芝热水萃取物,以及 50、100 和 200 mg/kg 的灵芝多醣,然後检测上述两细胞激素在血清里的含量。结果发现,服用灵芝萃取物的动物,血清总 TNF-α 浓度增加 18.3~40.1%,IFN-γ 提高 3~7 倍;服用灵芝多醣的动物,血清 TNF-α 浓度增加 14.1~28.1%,IFN-γ 提高 4~8倍 (39,40)。
(三) 灵芝多醣能提升T细胞和巨噬细胞的抗癌能力
在人体的免疫系统里,TNF-α 主要由活化的巨噬细胞分泌,而 IFN-γ 则是由活化的T细胞生产制造。因此,我们想进一步了解,灵芝多醣是否能促进T细胞和巨噬细胞生成这两种细胞激素,以及经灵芝多醣处理的T细胞和巨噬细胞,对癌细胞增殖与凋亡是否也有影响。
我们把巨噬细胞各别与不同浓度的灵芝多醣一起培养 12~72 小时,并以未加灵芝多醣培养的巨噬细胞作为对照组。结果发现,不论是多少浓度的灵芝多醣,都能提高巨噬细胞抑制 HL-60 血癌细胞株增殖、诱导 HL-60 凋亡的能力。以同样的方式对T细胞进行实验,得到的结果与巨噬细胞相仿 (39,40)。另一个细胞实验也观察到,经灵芝菌丝多醣活化的脾脏细胞或巨噬细胞,其诱导 HL-60 凋亡的能力显着获得提升(39,43,48)。
(四) 灵芝多醣能使T细胞和巨噬细胞分泌更多不利癌细胞的细胞激素
那麽,灵芝多醣对巨噬细胞、T细胞分泌细胞激素的影响又是如何?
将巨噬细胞与 12.5~400 mg/L 浓度的灵芝多醣一起培养,结果发现巨噬细胞在 24 小时内合成的 TNF-α 变多了,而且效果与剂量呈正比;同样的,把T细胞与 12.5~400 mg/L 浓度的灵芝多醣一起培养,结果当灵芝浓度提高至 400 mg/L 时,T细胞在 24 小时内产生的 IFN-γ 也逐步增加。而且 TNF-α 与 IFN-γ 的浓度愈高,经灵芝多醣处理的巨噬细胞和T细胞,其抗肿瘤活性也愈强(39)。
我们也在另一个实验看到相似的结果:将分离自灵芝菌丝的多醣,在 12.5、50 和 200 mg/L 浓度下与巨噬细胞各别培养,结果 TNF 的合成量增加,抑制 HL-60 癌细胞增殖和诱导 HL-60 血癌细胞株凋亡的效果也变得更好(48)。
从上述几项研究及其他实验室发表的成果,也许可以这麽说,灵芝多醣在动物体内之所以会有抗肿瘤活性,主要是因为它能刺激免疫细胞分泌更多不利癌细胞的细胞激素。以下两项实验结果同样在说明这件事:
将 50~200 mg/L 灵芝多醣各别加入巨噬细胞和T细胞的培养基,可以很清楚观察到,灵芝多醣浓度愈高,TNF-α 和 IFN-γ mRNA的表达就愈强(10)。同样的结果也在动物实验里重现:以 5、10 和 20 g/kg 的灵芝 萃物剂量强行灌胃,动物血液里的 TNF-α 和 IFN-γ mRNA 表达明显提高(40)。
(五) 灵芝能直接调控 AP-1 和 NF-kB 分子,进而抑制癌细胞增殖扩散
MDA-MB-231 乳癌细胞和 PC-3 摄护腺癌细胞是两个极具侵略性、很容易转移扩散的癌细胞,而 Sliva 等的报告则指出,灵芝孢子和子实体能有效抑制这两个癌细胞的活动力。癌细胞若要移动,细胞内相关的蛋白分子传达出「移动」的讯息,而灵芝能直接阻断这条讯号传导路径,使癌细胞寸步难行。
此外根据 Sliva 等的研究,灵芝还能抑制 MDA-MB-231 乳癌细胞和 PC-3 摄护腺癌细胞里两个转录因子的活性──AP-1 和 NF-kB,缺少它们的参与,癌细胞的 DNA 将无法复制,一个变两个、两个变四个、四个变八个……的增殖计划也就必须被迫终止。灵芝在这方面的调控机制特别让科学家感到兴趣,因为最近许多癌症治疗的研究都把焦点集中在如何调控 AP-1 和 NF-kB (48)。
(六) 灵芝能抑制uPA与uPA受体,阻止癌细胞转移
癌细胞的转移还与 uPA、uPAR 密切相关。癌细胞会分泌一种叫作「尿激酶型血浆素原活化因子」(urokinase-type plasminogen activator,uPA)的物质,它会与癌细胞表面的 uPA 受体(uPAR)结合,这个动作会活化癌细胞里的蛋白分子,包括 TGF-β(转形生长因子)和 FGF(纤维细胞生长因子),此时的癌细胞就好像一部已经暖好引擎的汽车猛然被踩下油门,使尽全力转动的轮胎可以把车身带到任何有道路可行的地方。
医生最不愿看到病人的癌细胞从一个器官扩散到另一个器官,这将使癌症的治疗变得更加棘手,而灵芝似乎能阻止这种情况发生。研究人员从乳癌细胞 MDA-MB-231 和摄护腺癌细胞 PC-3 观察到,灵芝不仅能抑制癌细胞分泌 uPA,还会干扰 uPA 与 uPA 受体的结合(49)。
(七) 多醣肽也有抗肿瘤作用
我们最近的研究发现,灵芝多醣肽 GLPP(剂量 80μg per disc)或者服用 50 mg/kg GLPP 小鼠的血清(10 μl per disc),对鸡胚绒毛尿囊膜的血管增生有显着的抑制作用。
「血管新生」是肿瘤生长繁殖的必需的步骤,当肿瘤只有 2~3 mm大小时,它可以依靠渗透作用自外界取得养分;一旦超过这个大小,就必需长出新的血管并入侵到动物体内的血管,从中吸取养分。如果能抑制这些血管的生长,便能阻断肿瘤细胞的营养供给,使肿瘤停止生长,甚至缩小或消失。
「内皮细胞增生」是肿瘤形成新血管的步骤之一,而根据我们的研究,1、10 和 100 mg/L 浓度的 GLPP,对於人脐静脉内皮细胞(HUVEC cell)增生有直接的抑制作用。GLPP 的作用机制可能与诱导内皮细胞凋亡有关,目前我们正在进一步研究中(50)。
(八) 高分子量多醣的抗肿瘤活性较明显
许多研究都指出,多醣体是灵芝抗肿瘤的主要成分。然而这些用不同方式萃取出来的活性多醣,由於化学组成、化学结构与物理性质各不相同,抗肿瘤活性也大有差异。更复杂的是,它们其中有些还不单纯只是多醣,而是糖与蛋白质的组合,例如糖蛋白或多醣月太。
虽然目前尚无法厘清这些多醣的全貌,不过可以确定的是,大部分具抗肿瘤活性的灵芝多醣,结构上都是以「β-1,3 为主链,β-1,6 为侧链」;若是以 β-1,6 为主结构的灵芝多醣,则抗肿瘤活性较不明显。此外,高分子量灵芝多醣的抗肿瘤活性也明显超过低分子量灵芝多醣(36, 52-55)。
灵芝酒精萃取物的抗肿瘤机制
虽然多数灵芝抗肿瘤的药理研究和临床应用,都把焦点集中在灵芝热水萃取物(多醣),不过也有一些研究发现,灵芝酒精萃取物亦能抗肿瘤。其抗肿瘤机制与灵芝水萃取物截然不同,它能直接毒杀肿瘤细胞。
(一) 毒杀肿瘤细胞,诱导肿瘤细胞凋亡
从灵芝子实体以乙醛萃取出三种新的羊毛固烷,Lucialdehyde A、B、C,其中Lucialdehyde B 和 C 能直接毒杀 LLC 肺癌细胞株、T-47D 乳腺癌细胞株、S-180 恶性肉瘤,以及 Meth-A 纤维肉瘤,其中又以 Lucialdehyde C 的毒杀效果最强,其 ED50 值为 10.7、4.7、7.1 和 3.8 mg/L(56)。
从动物实验中也观察到,六种萃取自灵芝孢子的高度氧化型三萜类能直接毒杀 Meth-A 纤维肉瘤和 LLC 肺癌细胞株(57)。来自松杉灵芝的某种三萜类则能诱导人类肝癌细胞株(Hep3B)迈向凋亡的不归路,并且干扰其细胞周期(cell cycle),使其无法顺利生长分裂 (58)。
(二) 调控癌细胞里与「生长分化」或「凋亡」有关的蛋白分子
另一个细胞实验则发现,萃取自灵芝菌丝体的三萜类 WEES-G6 能有效抑制人类肝肉瘤细胞株(Huh-7)生长。已知它能调控癌细胞内三个与细胞生长、增殖有关的蛋白分子──降低蛋白激酶C(PKC)活性,活化 JNK 和 p38 MAPK,使癌细胞无法正常生长,进而迈向凋亡(59)。
灵芝酒精萃取物也能抑制肿瘤细胞增殖,而且剂量愈高、作用的时间愈长,抑制的效果愈好,此与灵芝酒精萃取物能提高抑癌基因 p21/Waf1 的表达,并抑制过度活化的癌变基因 cyclin D1,有密切关系。
研究还发现,该酒精萃取物能诱导 MCF-7 乳腺癌细胞凋亡,此作用并非透过免疫系统,而是活化了能加速癌细胞凋亡的基因 Bax,因而促使失控的癌细胞走向自我终结一途(60)。
(三) 阻断癌细胞自我复制的过程、降低胞内钙离子浓度,抑制癌细胞增生
Zhu 等的报告指出,两种取自灵芝孢子的酒精萃取物(I 和 III)对於子宫颈癌细胞株 HeLa cells 的生长有强烈的抑制作用。尤其是萃取物 III,它能阻止癌细胞的细胞周期从 G1 进到 S 阶段,亦即它能阻断癌细胞自我复制的过程,使癌细胞无法顺利繁殖。同时,萃取物 III 还能大幅降低癌细胞内的钙离子浓度,进而使细胞内负责传递细胞增殖讯息的蛋白分子受到压抑,降低癌细胞蔓延的机会(61)。
(四) 抑制血管新生,阻碍肿瘤生长
最近的研究还指出,灵芝的抗肿瘤活性有一部分是来自於它对「血管新生」(angiogenic)的抑制作用。Kimura 等的体内实验发现,自灵芝子实体分离筛选出的某种三萜类化合物,其在 800 mg/L 浓度时能抑制 Matrigel 所诱发的血管新生(45)。
鸡胚绒毛尿囊膜试验(CAM assay)也是检测某活性成分在动物体内是否具有抑制肿瘤血管增生活性的好方法。把不同浓度(1.25、2.5、5 和 10 mg)的灵芝酒精萃取物 GL 各别加入鸡蛋里,最後得到的「血管增生抑制率」各别是 47.1%、57.6%、64.7% 和 67.1%;其中灵芝酒精萃取物 GL 在 10mg 浓度下的抑制率,与控制组浓度 1mg 的维甲酸(retinoic acid,是目前正在实验中的血管新生抑制剂之一)效果相当。
(五) 抑制一氧化氮的生成,不利癌细胞生长
此外,酒精萃取物GL还能抑制脂多醣(LPS)诱导巨噬细胞产生一氧化氮(NO)的能力(62)。
一氧化氮具有扩张血管的作用,它会增加血管的通透性,使肿瘤组织更容易从周边血管取得营养,加速肿瘤生长。许多实验性肿瘤组织普遍都有一氧化氮合成偏高的现象;抑制一氧化氮的生成将不利癌细胞的生长,此作用最後得到的结果与抑制血管新生是一致的。
与化学疗法比起来,使用血管新生抑制剂不会产生骨髓抑制、肠胃症状、掉头发等现象,也没有抗药性的问题,因此是未来非常被看好的癌症治疗法之一。
总结
从上述所有研究可以明了,灵芝不仅能调节免疫,也有很好的抗肿瘤能力。灵芝调节免疫的活性包括:加速抗原呈现细胞(如树突细胞)的成熟与功能,增强吞噬细胞(如巨噬细胞、嗜中性白血球)的吞噬能力,还能同时调节由B细胞所主导的体液免疫(如增加抗体合成),以及由T细胞所主导的细胞免疫(如增强毒杀性T细胞的功能)。
至於抗肿瘤活性方面,则大多数是透过调节免疫系统来达成的。灵芝热水萃取物与灵芝多醣对於许多长有不同肿瘤的动物,都有显着的抗肿瘤活性。然而,不论是促使肿瘤细胞凋亡,或者是抑制肿瘤生长,灵芝多醣与热水萃取物都没有直接的作用,其主要是促进巨噬细胞或T细胞合成肿瘤坏死因子 α(TNF-α)和干扰素 γ(IFN-γ),靠这两个细胞素的力量来对付肿瘤细胞。
相较於灵芝多醣和热水萃取物的抗肿瘤活性是间接的,灵芝酒精萃取物和三萜类则能直接毒杀肿瘤细胞,并能抑制血管新生,但尚缺乏体内抗肿瘤试验的佐证。
参考文献
请至原文查询:Lin ZB, et al. 2004. Anti-tumor and immunoregulatory activities of Ganoderma lucidum and its possible mechanisms. Acta Pharmacol Sin. 25 (11) : 1387-1395.